Industrijski internet stvari (IIoT) definiran je kao skup uređaja i aplikacija koji velikim organizacijama omogućuju stvaranje end{0}}-end-to-end povezanog okruženja od jezgre do ruba. Također uključuje tradicionalnu fizičku infrastrukturu, kao što su kontejneri i logistički kamioni, za prikupljanje podataka, reagiranje na događaje i donošenje informiranih odluka uz pomoć pametnih uređaja.
Industrijski internet stvari (IIoT) je proširenje Interneta stvari (IoT) i ima mnogo primjena u potrošačkom prostoru. Slučajevi korištenja IoT-a uključuju, na primjer, pametne kućne uređaje kao što je Amazon Echo, koji koriste Alexa prepoznavanje glasa za daljinsko gašenje svjetla.
U industrijskim operacijama tehnologija je doživjela-komercijalno usvajanje u okruženjima sa složenom infrastrukturom i velikom opremom. Nasuprot tome, industrijski IoT može daljinski upravljati sustavima grijanja, ventilacije i klimatizacije (HVAC) u cijelom pogonu. Ovo je samo jedan industrijski slučaj korištenja IoT-a za pojednostavljenje i poboljšanje upravljanja poslovnim operacijama.
Kako funkcionira industrijski IoT?
Industrijski IoT je potkategorija IoT-a u kojoj tvrtke redefiniraju kako se mogu povezati, pratiti, analizirati i djelovati na industrijske podatke kako bi smanjile troškove i potaknule rast.
Ideja iza Industrijskog IoT-a je korištenje podataka koje su godinama generirali "glupi uređaji" u industrijskim pogonima. Inteligentni strojevi na tekućoj traci ne samo da mogu brže uhvatiti i analizirati podatke, već su i brži u komuniciranju važnih informacija, što pomaže u donošenju poslovnih odluka brže i točnije.
Integracija informacijske tehnologije (IT) i operativne tehnologije (OT) pokreće industrijski internet stvari. To je mrežna matrica koja povezuje uređaje s uređajima, prikuplja podatke senzorskom tehnologijom, analizira ih i integrira izravno u platforme koje djeluju kao usluge. Industrijski IoT najavit će novu eru slučajeva industrijske uporabe s mnogo prilika za gospodarsku ekspanziju.
Industrijski IoT prikuplja velike količine terenskih podataka iz tvornice, prenosi ih kroz povezane čvorove, analizira na poslužiteljima i transformira informacije u djelotvorne uvide na platformi u oblaku. To potiče tvrtke da donose bolje odluke za svoja specifična tržišta i ciljanu publiku. Drugim riječima, Industrial IoT je sustav koji povezuje rubne uređaje kao što su aktuatori, senzori, kontroleri, povezani prekidači, gatewayi i industrijska osobna računala (IPC) u oblak.
Kako su povezani Industrija 4.0 i Industrijski IoT?
Industrija 4.0 proizvod je četvrte industrijske revolucije. Četvrta industrijska revolucija definirana je kao integracija tradicionalne automatizirane proizvodnje s industrijskim procesima koje pokreću pametne tehnologije i autonomni komunikacijski uređaji.
Pojam „Industrija 4.0“, skraćeno I4.0 ili I4, pojavio se 2011. godine kao inicijativa njemačke vlade koja se u posljednjih 20 godina snažno zalagala za digitalizaciju industrijskih procesa.
Kako je opisala Boston Consulting Group, industrijski internet stvari (IoT) glavni je stup industrije 4.0, uz dodatnu proizvodnju ili 3D ispis, proširenu stvarnost (AR), autonomnu robotiku, analitiku velikih podataka, računalstvo u oblaku, kibernetičku sigurnost, horizontalnu i vertikalnu integraciju sustava i simulaciju. To je zbog autonomne komunikacije između strojeva i decentraliziranih digitalnih okruženja sposobnih za automatsko rješavanje problema koji su prije zahtijevali ljudsku intervenciju.
Industrija 4.0 obuhvaća industrijski internet stvari, digitalizaciju i korporativnu održivost u širem kontekstu. Industrijski IoT je pokretačka snaga Industrije 4.0, bez koje ne bi bilo Industrije 4.0. drugim riječima, Industrijski IoT ograničen je na otkrivanje podataka, prijenos podataka, izračunavanje podataka, obradu podataka i pametne aplikacije-specifične za domenu.
Arhitektura industrijskog interneta stvari
Tipična industrijska IoT arhitektura opisuje raspored digitalnih sustava tako da zajedno pružaju mrežnu i podatkovnu povezanost između senzora, IoT uređaja, pohrane podataka i drugih slojeva. Stoga, industrijska IoT arhitektura mora imati sljedeće.
1. IoT uređaji na rubu mreže
To su grupe mrežnih objekata smještenih na rubu IoT ekosustava. Oni se nalaze što je moguće bliže lokaciji izvora podataka. To su obično bežični pokretači i senzori u industrijskim okruženjima. Jedinica za obradu ili mali računalni uređaj i zbirka krajnjih točaka promatranja. Rubni IoT uređaji mogu uključivati tradicionalne uređaje u brownfield okruženjima, kamere, zvučnike, senzore i druge mjerače i monitore.
Što se događa na najudaljenijem rubu mreže? Senzori uzimaju podatke iz svog okruženja i stavki koje nadziru, zatim transformiraju informacije u metriku i brojeve koje IoT platforme mogu analizirati i pretvoriti u uvide koji se mogu poduzeti. Aktuatori kontroliraju procese koji se odvijaju u promatranoj okolini. Oni mijenjaju fizičko okruženje u kojem se podaci generiraju.
2. Rubno upravljanje podacima i početna obrada
Bez visoke-kvalitete, ogromne količine podataka, sofisticirana analitika i umjetna inteligencija ne mogu ostvariti svoj puni potencijal. Obrada podataka moguća je čak i na razini senzora.
U tom smislu rubno računalstvo pruža najbrži odgovor jer se podaci prethodno-obrađuju na rubu mreže, na samom senzoru. Ovdje se mogu analizirati digitalni i agregirani podaci. Nakon što se prikupe relevantni uvidi, moguće je prijeći na sljedeću fazu umjesto slanja svih prikupljenih informacija. Ova dodatna obrada smanjuje količinu podataka poslanih u podatkovni centar ili oblak.
3. Cloud za naprednu obradu
Rubni uređaji ograničeni su u svojim mogućnostima predprocesiranja. Dok je rub doveden što bliže kako bi se ograničila potrošnja lokalne računalne snage, korisnici će morati koristiti oblak za dublju i temeljitiju obradu.
I u tom trenutku mora se odlučiti hoće li se prioritet dati agilnosti i neposrednosti rubnih uređaja ili naprednim uvidima računalstva u oblaku. Rješenja-temeljena na oblaku mogu izvršiti veliku količinu obrade. Ovdje se podaci iz različitih izvora mogu agregirati i pružiti uvide koji nisu dostupni na rubu.
U kontekstu industrijske IoT arhitekture, oblak će imati.
Čvorišta:Uz telemetriju i kontrolu uređaja, pruža sigurne veze sa terenskim sustavima. Ako je potrebno, čvorište može osigurati daljinsko povezivanje s lokalnim sustavima na više lokacija. Održava sve komunikacijske elemente kao što su upravljanje vezama, sigurni komunikacijski kanali te autentifikacija i autorizacija uređaja.
Skladištenje:Koristi se za pohranu informacija prije i nakon obrade.
Analitika:Doprinosi obradi i analizi podataka.
Korisničko sučelje:Omogućuje vizualizaciju rezultata analize dostavljenih krajnjem korisniku, obično putem sučelja web preglednika, ali i putem e-pošte, SMS-a i telefonskih upozorenja.
4. Internet Gateway
Ovdje se podaci senzora prikupljaju i pretvaraju u digitalne kanale za daljnju obradu na internetskom pristupniku. Nakon dobivanja agregiranih i digitaliziranih podataka, gateway ih prenosi putem interneta kako bi se mogli dalje obraditi prije učitavanja u oblak. Gateway ostaje dio rubnog sustava prikupljanja podataka. Nalazi se uz aktuatore i senzore i obavlja početnu obradu podataka na rubu.
Pristupnici se mogu postaviti kao hardver ili softver.
Hardver:Hardverski pristupnici su autonomni uređaji. Pruža ožičena (analogna i digitalna) i bežična sučelja za nizvodno povezivanje senzora. Internetska povezivost je također osigurana, bilo lokalno ili putem standardne veze na usmjerivač.
Softver:Na računalu se može instalirati softverski pristupnik umjesto spajanja na hardverski pristupnik. Softver radi u pozadini ili prednjem planu i pruža uzvodne i nizvodne komunikacijske veze kao hardverske ulazne točke, pri čemu osobno računalo pruža fizičko sučelje. Softverski-pristupnik omogućuje pristup postavkama senzora za vid i prezentaciju podataka senzora putem korisničkog sučelja.
5. Protokoli povezivanja
Prijenos podataka preko industrijskih IoT sustava zahtijeva protokole. Ti bi protokoli idealno trebali biti industrijski-standardni, dobro-definirani i sigurni. Specifikacija protokola može sadržavati fizičke karakteristike veze i ožičenja, postupak za uspostavljanje komunikacijskog kanala i format podataka koji se šalju preko tog kanala.
Neki uobičajeni protokoli koji se koriste u industrijskim IoT arhitekturama uključuju.
Napredni protokol čekanja poruka (AMQP):Ovo je protokol-vođen, dvosmjeran, multipleksiran,-kompaktnih podataka-kodiranih poruka. Za razliku od HTTP-a, AMQP je napravljen za IIoT-orijentirano povezivanje u oblak.
MQ telemetrijski prijenos (MQTT):Ovo je kompaktni klijent-protokol za razmjenu poruka poslužitelja. MQTT daje prednost IIoT uređajima zbog veličine okvira kratke poruke i minimalnog prostora koda.
Protokol ograničene aplikacije (CoAP):Ovo je datagramski orijentirani protokol koji se može primijeniti preko transportnog sloja uključujući User Datagram Protocol (UDP). CoAP je komprimirana verzija HTTP-a razvijena za IIoT zahtjeve.
6. Industrijske IoT platforme
Industrijski IoT sustavi sada mogu koordinirati, nadzirati i kontrolirati operacije u lancu vrijednosti. Ove platforme kontroliraju podatke uređaja i upravljaju analitikom, vizualizacijom podataka i zadacima umjetne inteligencije (AI) za rubne uređaje i, u nekim slučajevima, senzore izravno u oblak i natrag.
Industrijska internetska referentna arhitektura (IIRA) može se koristiti kao referenca za razvoj složenih sustava u industrijskom IoT prostoru. Općenito, IIRA-in okvir zagovara da organizacije dizajniraju okvire koristeći sistemski pristup koji uključuje povratne informacije i ponavljanje. Osim toga, preporučuje se prilagodba industrijskog IoT dizajna za specifične poslovne sektore, kao što su energija, zdravstvo, transport i vladina uporaba.
Prednosti industrijskog IoT-a
Industrijski IoT nudi sljedeće prednosti.
1. Povećana učinkovitost
Najveća prednost Industrial IoT-a je njegova sposobnost da pomogne tvrtkama u automatizaciji i time maksimizira operativnu učinkovitost. Osim toga, fizički uređaji mogu se povezati sa softverskim rješenjima putem senzora koji kontinuirano prate performanse. To organizacijama omogućuje bolje razumijevanje operativne učinkovitosti određenih uređaja i cijelih voznih parkova. Uz to, industrijski IoT omogućuje-donošenje odluka-na temelju podataka i daljinsko praćenje svih proizvodnih procesa.
2. Povećajte proizvodnju
Povećanjem korištenja uređaja, organizacije s IoT proizvodnim procesima mogu povećati svoju produktivnost. Kao što je ranije spomenuto, umreženi uređaji pružaju kontinuirani tok podataka koji mogu pružiti uvid u rad opreme. Ovo može poboljšati ukupnu učinkovitost opreme i maksimizirati performanse stroja tijekom vremena rada. Dodatno, korištenje industrijskih IoT uređaja poboljšava iskorištenje ljudskog kapitala. Pametni uređaji mogu se koristiti za obavljanje sitnih, ponavljajućih i opasnih aktivnosti, čime se zaposlenici oslobađaju za druge, strateški-zadatke povezane s proizvodnjom.
3. Smanjenje pogrešaka
Korištenje industrijskog IoT-a prisiljava tvrtke da automatiziraju svoje proizvodne operacije. Uklanjanje ljudskog čimbenika iz industrijskih operacija uklanja neučinkovitosti koje uzrokuju izlazak neispravnih proizvoda s proizvodne trake. S manje grešaka u kvaliteti, profitabilnost tvrtke se poboljšava zbog povećanog zadovoljstva kupaca i prepoznatljivosti robne marke.
4. Zahtjevi za predviđanje održavanja
Prediktivno održavanje je strategija za izbjegavanje kvarova imovine analizom podataka o proizvodnji kako bi se uočili uzorci i predvidjeli nadolazeći problemi.
Integracija industrijskih IoT senzora u industrijsku opremu omogućuje-upravljačke obavijesti temeljene na uvjetima. Ovi senzori bilježe temperaturu, vlažnost i druge varijable okoline u radnom području, kao i sastav materijala i način na koji čimbenici prijevoza imaju ili bi mogli utjecati na prijevoz. Svi ovi podaci korisni su za prediktivno održavanje. Kao rezultat toga, mogu se izbjeći kvarovi na imovini, smanjiti troškovi i minimizirati zastoje strojeva.
5. Osigurati sigurnost radnika
Pametna proizvodnja omogućuje veću sigurnost, sa svim industrijskim IoT senzorima koji surađuju u nadziranju sigurnosti zaposlenika i radnog mjesta. Integrirani sigurnosni sustav štiti radno mjesto, proizvodnu liniju i osoblje. U slučaju incidenta, cijeli objekt može biti obaviješten, aktivnosti se mogu zaustaviti, a viši menadžment može posredovati u rješavanju problema. Incident također može generirati korisne informacije koje se mogu koristiti za izbjegavanje ponavljanja u budućnosti.
6. Ušteda troškova energije
Industrijske operacije glavni su izvor globalne opskrbe energijom, što je štetno za održivost i ukupnu dobit. Kontinuirano praćenje sustava pomoću senzora i malih uređaja može otkriti neučinkovitosti koje dovode do rasipanja. To ne uključuje samo opremu za nadzor, već i integrirane radnje kao što su regulacija temperature, potrošnje vode, vlažnosti i osvjetljenja opreme. Dodatno, s napretkom u IoT tehnologiji, senzori troše manje energije, što je svakako dobro.
7. Poboljšajte terensku uslugu i korisničko iskustvo
Industrijski IoT može pomoći u poboljšanju pružanja usluga na terenu. Određen je aspektima kao što su vrijeme, kontekst i uključenost tehničara u određenu radnju usluge. Industrijski IoT također omogućuje-vidljivost podataka u stvarnom vremenu. To znači da će proizvođači originalne opreme (OEM), krajnji potrošači i sve druge zainteresirane strane biti svjesni rizika i poteškoća koje se pojavljuju, što će rezultirati pozitivnim iskustvom.
Primjeri industrijskog IoT-a
Od maloprodaje do proizvodnje, većina značajnih industrija i poduzeća koristila je industrijski IoT na neki način. Evo nekoliko značajnih primjera industrijskog interneta stvari s pozitivnim poslovnim ishodom:
1. PepsiCo koristi Industrial IoT za praćenje imovine
Ugrađene industrijske IoT komponente u transportu, voznom parku i pakiranju mogu pomoći u praćenju zaliha od početka do kraja. Također bi trebao održavati ravnotežu između ponude i potražnje praćenjem razine zaliha. pepsiCo je primjer tvrtke koja koristi ovaj industrijski IoT slučaj. Koristi brojne tehnologije za prilagodbu potražnji na tržištu, upravljanje vidljivošću sustava zaliha i automatsku prilagodbu pravila nadopunjavanja.
2. BMW koristi Industrial IoT za stvaranje digitalnih blizanaca svojih proizvoda.
Digitalni blizanac industrijska je IoT aplikacija u kojoj se složena kolekcija senzora koristi za izradu točne simulacije proizvoda ili proizvodnog okruženja do zadnjeg detalja i fizičke značajke. BMW koristi industrijski IoT, umjetnu inteligenciju (AI) i impresivne tehnologije za izgradnju digitalne replike cjelokupnog proizvodnog procesa tvornice. To omogućuje organizacijama razvoj, procjenu i optimizaciju proizvoda u-stvarnom okruženju bez povezanih troškova ili rizika.
3. Larsen & Toubro (L&T) koristi industrijski IoT za daljinski nadzor i uštedu troškova
Energetski i komunalni sektori koriste velike operativne infrastrukture, ponekad u opasnim uvjetima neprikladnim za ručno upravljanje. U tim situacijama uređaji Industrial IoT mogu prikupljati i prenositi kritične operativne podatke bez prisutnosti ljudskog operatera. Na primjer, L&T postavlja daljinski nadziranu stanicu za zeleni vodik u Gujaratu u Indiji. Koristeći industrijski IoT, L&T može smanjiti operativne i energetske troškove te dobiti relevantne uvide u funkcioniranje energetskog postrojenja.
4. Irska destilerija koristi industrijski IoT za nadzor okoliša
Industrija hrane i pića uvelike se oslanja na sposobnost proizvodnje i skladištenja proizvoda u idealnim uvjetima okoliša. Industrijski IoT sustavi mogu nadzirati promjene okoliša i upozoriti upravitelje na degradaciju proizvoda prije nego što se dogodi. Destilerije koje proizvode alkoholna pića idealan su primjer industrijskog IoT-a jer rade u osjetljivim uvjetima okoliša. Dobavljač destilerija Frilli nedavno je implementirao industrijsku IoT tehnologiju za irski brend pića kako bi osigurao automatizaciju, učinkovitost i harmonizaciju procesa.
5. Airbus koristi boschevu industrijsku platformu za stvaranje pametnih tvornica
Airbus nastoji otkloniti kvarove integracijom industrijskih IoT senzora u strojeve i opremu u proizvodnom pogonu i opskrbom zaposlenika nosivim uređajima kao što su industrijske pametne naočale. Ispravljanje pogreške u procesu moglo bi stajati organizaciju milijune dolara. Airbus koristi digitalnu inteligenciju za optimiziranje operacija i povećanje produktivnosti nakon partnerstva s Boschom za pokretanje Tvornice budućnosti.
Danas je Industrijski IoT glavni proizvod za velika poduzeća i jedna je od ključnih ponuda velikih pružatelja usluga oblaka kao što su Microsoft i Amazon Web Services (AWS). Industrijski IoT proširuje naprednu analitiku podataka i mogućnosti oblaka na industrijske aplikacije kao što su održavanje opreme, rad postrojenja, upravljanje opskrbnim lancem i sigurnost osoblja. Podaci iz industrijskih IoT platformi mogu čak pomoći u simulaciji i testiranju proizvoda u digitalnim okruženjima, besprijekorno integrirajući digitalne i fizičke sustave za eksponencijalno poboljšanje industrijskih rezultata.